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JP2008531851A - Electrical circuit for electrolytic cell and method for reducing electromagnetic field near electrolytic cell - Google Patents

Electrical circuit for electrolytic cell and method for reducing electromagnetic field near electrolytic cell Download PDF

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JP2008531851A
JP2008531851A JP2007557505A JP2007557505A JP2008531851A JP 2008531851 A JP2008531851 A JP 2008531851A JP 2007557505 A JP2007557505 A JP 2007557505A JP 2007557505 A JP2007557505 A JP 2007557505A JP 2008531851 A JP2008531851 A JP 2008531851A
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current
electrical
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JP2007557505A
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ヨアヒム ランゲ
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ソルヴェイ(ソシエテ アノニム)
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    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

【課題】電解槽のための電気回路及び電解槽の付近の電磁界を減じるための方法を提供する。
【解決手段】電解槽の付近の電磁界を減じるための電気回路は、電解槽と、電解槽を通って流れる電流を戻すための少なくとも一つの母線を含む電気帰線と、波形が互いに関して位相のずれている電流を送るための少なくとも二つの整流器による電源と、を含む。
【選択図】図1
An electrical circuit for an electrolytic cell and a method for reducing the electromagnetic field in the vicinity of the electrolytic cell are provided.
An electrical circuit for reducing an electromagnetic field in the vicinity of an electrolytic cell includes an electrolytic cell, an electrical return line including at least one bus for returning current flowing through the electrolytic cell, and a waveform that is phased with respect to each other. And a power source with at least two rectifiers for delivering the off-current.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電解槽に関し、特に係る電解槽の電源供給に関する。
本発明は、より詳細には、整流された電流を、二極電極を有する電解槽に供給するための電気回路に関する。
The present invention relates to an electrolytic cell, and more particularly to power supply of the electrolytic cell.
More particularly, the present invention relates to an electrical circuit for supplying a rectified current to an electrolytic cell having a bipolar electrode.

特に直流が供給される、二極電極を有する電解槽を使用することは、電気化学産業でよく行われている。係る電解槽は、塩素、水酸化ナトリウムの水溶液、或いは塩素酸ナトリウムの水溶液を生成する目的で塩化ナトリウムの水溶液を電解するために広く用いられている。   In particular, the use of electrolyzers with bipolar electrodes that are supplied with direct current is common practice in the electrochemical industry. Such an electrolytic cell is widely used for electrolyzing an aqueous solution of sodium chloride for the purpose of producing an aqueous solution of chlorine, sodium hydroxide, or an aqueous solution of sodium chlorate.

二極電極を有する電解槽で採用される高電流密度のために、一般的には、DC(直流)電流の代わりに、整流されたAC(交流)電流が用いられている。整流されたAC電流は、通常は、パルスを有し、前記パルスは、周波数及び振幅が使用される整流器に依存する。その結果、整流されたAC電流によって生じた電磁界は、生物に誘導電流を発生させる傾向があり、誘導電流の強さは、特定の工業的応用、特に塩素及び水酸化ナトリウム水溶液の連続生産のための二極電解槽で比較的高い。   Due to the high current density employed in electrolyzers with bipolar electrodes, rectified AC (alternating current) current is generally used instead of DC (direct current) current. The rectified AC current usually has a pulse, which depends on the rectifier in which the frequency and amplitude are used. As a result, the electromagnetic field generated by the rectified AC current tends to generate an induced current in living organisms, and the strength of the induced current is the value of certain industrial applications, especially the continuous production of chlorine and sodium hydroxide aqueous solutions. Is relatively high in a bipolar electrolytic cell.

また、高い電磁界、特に整流されたAC電流によって生じた電磁場は、身体に発生することの危険を冒す誘導電流のために、極端な条件で有害な結果を人体に招くことがあるということも知られている。その結果、産業施設の付近の人員を保護するために、或いは産業施設の付近での電磁界の強さを減じるために測定を行うことが、重要である。更にこれに関して基準が出されており、産業構内の電磁界の強さを減じることを要求している。それらの基準の中でも、欧州基準89/391/EECが特に厳しい基準である。   Also, electromagnetic fields generated by high electromagnetic fields, especially rectified AC currents, can cause harmful consequences to the human body under extreme conditions due to induced currents that pose a risk of generating in the body. Are known. As a result, it is important to take measurements to protect personnel near the industrial facility or to reduce the strength of the electromagnetic field near the industrial facility. In addition, standards have been issued in this regard, demanding that the strength of electromagnetic fields in industrial premises be reduced. Among these standards, the European standard 89/391 / EEC is a particularly strict standard.

本発明の目的は、産業用電解槽に高強度の電流を供給するための新規な設計の電気回路を提供することにある。
特に、本発明の目的は、上述した欧州基準に従うために電解槽の付近の電磁界を十分に低い値に減じる電気回路を提供することにある。
もっと詳細には、本発明の目的は、二極電極を有する電解槽の側壁に沿って延びている通路の電磁界の大きさを減じることにある。
It is an object of the present invention to provide an electrical circuit of a novel design for supplying a high intensity current to an industrial electrolytic cell.
In particular, it is an object of the present invention to provide an electrical circuit that reduces the electromagnetic field near the electrolytic cell to a sufficiently low value in order to comply with the above-mentioned European standards.
More particularly, it is an object of the present invention to reduce the magnitude of the electromagnetic field in a passage extending along the side wall of an electrolytic cell having bipolar electrodes.

従って、本発明は、電解槽の付近の電磁界を減じるための電気回路に関し、電解槽と、電解槽を通って流れる電流を戻すための少なくとも一つの母線を備えた電気帰線と、波形が互いに関して位相のずれている電流を送るための、好ましくは並列に接続された少なくとも二つの整流器(5a、5b)による電源と、を含む、ことを特徴とする。本発明による電気回路には、有利には、三相AC電流が給電される。   Accordingly, the present invention relates to an electrical circuit for reducing the electromagnetic field in the vicinity of an electrolytic cell, an electrolytic cell, an electrical return with at least one bus bar for returning the current flowing through the electrolytic cell, and a waveform And a power supply by means of at least two rectifiers (5a, 5b), preferably connected in parallel, for sending currents that are out of phase with respect to each other. The electrical circuit according to the invention is advantageously fed with a three-phase AC current.

三相AC電流の整流は、振動が三相電流のベース周波数よりも6倍高いベース周波数(例えば50Hzの6倍)を有する電流を送る。本発明による互い関して位相のずれている少なくとも二つの整流器の使用は、周波数を増すことを可能にする。電流の強さ及び特定の構成が電解槽に伴われる、本発明による電気回路は、電解設備の付近に放射される電磁界をほぼ減じることを可能にする。   The rectification of the three-phase AC current sends a current having a base frequency whose vibration is six times higher than the base frequency of the three-phase current (eg, six times 50 Hz). The use of at least two rectifiers that are out of phase with respect to one another according to the invention makes it possible to increase the frequency. The electrical circuit according to the invention, in which the strength of the current and the specific configuration are associated with the electrolytic cell, makes it possible to substantially reduce the electromagnetic field radiated in the vicinity of the electrolysis installation.

本発明による電気回路の一つの有利な実施形態では、電気回路は、位相のずれが29°乃至31°の間で、好ましくは30°に近い二つの整流器を含む。この実施形態では、波形が未整流の三相電流のベース周波数よりも12倍高いベース周波数を有する電流が得られる。   In one advantageous embodiment of the electrical circuit according to the invention, the electrical circuit comprises two rectifiers with a phase shift between 29 ° and 31 °, preferably close to 30 °. In this embodiment, a current is obtained having a base frequency that is twelve times higher than the base frequency of the unrectified three-phase current.

本発明は、ほぼ垂直の二極電極を有する電解槽に特に適用する。係る電解槽は、この技術分野でよく知られており、金属ハロゲン化物、特に、塩化ナトリウムの水溶液を電解するために広く用いられる。電解槽は、一般には、各々が二極電極を含む一連の金属フレームによって形成され、これらの金属フレームは、フィルタープレスのように並置される(Modern Chlor-alkali technology, Volume 3, SCI, 1986, chapter 13 「双極ヘキスト-ウーデ膜セルで得られた作動実験」 Modern Chlor-alkai technology, Volume 4, SCI, 1990, chapter 20 「ヘキスト-ウーデ単一素子膜電解槽:概要−実験−応用」)。金属フレームは、普通、正方形或いは長方形の外形を有し、金属フレームがフィルタープレスように並置されて、電解槽の上壁、下壁或いは底壁、及び二つの側壁を形成する。   The present invention is particularly applicable to an electrolytic cell having a substantially vertical bipolar electrode. Such electrolyzers are well known in the art and are widely used for electrolyzing aqueous solutions of metal halides, especially sodium chloride. The electrolyzer is generally formed by a series of metal frames each containing a bipolar electrode, which are juxtaposed like a filter press (Modern Chlor-alkali technology, Volume 3, SCI, 1986, chapter 13 “Operational Experiments Obtained in Bipolar Hoechst-Uude Membrane Cell” Modern Chlor-alkai technology, Volume 4, SCI, 1990, chapter 20 “Hoechst-Uude Single-Element Membrane Electrolyzer: Overview-Experiment-Application”). The metal frame usually has a square or rectangular outer shape, and the metal frame is juxtaposed like a filter press to form the upper, lower or bottom wall of the electrolytic cell and two side walls.

本発明による電気回路の好ましい実施形態では、電気回路は、少なくとも二つの整流器の出力を結合する少なくとも一つの排流コイルを更に含む。排流コイルの目的は、整流器の出力間に逆並列リアクタンスを確立するものである。排流コイルは、有利には、加熱損失を制限するように、鉄のプレート及びシートを組み合わせることによって形成される。整流器の出力は、それぞれ反対の方向にドレナージコイルを通り抜けて、一方の出力に存在する電流摂動が他方の出力からの電流に逆摂動を引き起す。二つの出力が重ね合わされるとき、かくして得られるものはあまり摂動されていない全体の電流である。   In a preferred embodiment of the electrical circuit according to the invention, the electrical circuit further comprises at least one drain coil coupling the outputs of the at least two rectifiers. The purpose of the drain coil is to establish an anti-parallel reactance between the outputs of the rectifier. The drain coil is advantageously formed by combining iron plates and sheets to limit heating losses. The output of the rectifier passes through the drainage coil in opposite directions, and a current perturbation present in one output causes a reverse perturbation in the current from the other output. When the two outputs are superimposed, the result is a total current that is not so perturbed.

本発明による電気回路の別の好ましい実施形態では、電気帰線は、電解槽の下又は上に配置される少なくとも一つの母線からなる。母線を電解槽の下に配置するか上に配置するかの選択は、電解槽の構造及び二極電極のアセンブリのモードを考慮して決定される。変形例として、上述した電気帰線は、電解槽の下に配置された一方の母線と、電解槽の上に配置された他方の母線とを含むのがよい。別の変形例では、電解槽は、また、電解槽の下に複数の母線及び電解槽の上に複数の母線を含んでもよい。実際には、電解槽のアセンブリ及び保守の両方を考慮して、上述した電気帰線は、一般的には、電解槽の上に母線を含むべきではないのが好ましい。   In another preferred embodiment of the electrical circuit according to the invention, the electrical return consists of at least one bus bar arranged below or above the electrolytic cell. The choice of placing the bus bar below or above the cell is determined by considering the cell structure and the mode of assembly of the bipolar electrode. As a modification, the above-described electrical blanking line may include one bus bar disposed below the electrolytic cell and the other bus bar disposed above the electrolytic cell. In another variation, the electrolytic cell may also include a plurality of bus bars under the electrolytic cell and a plurality of bus bars above the electrolytic cell. In practice, in view of both electrolyzer assembly and maintenance, the electrical return described above should generally not include a bus bar above the electrolyser.

他のすべての条件が同じであれば、本発明による電気回路は、主に二極電極を有する電解槽の側壁に沿って、電解槽の付近特に操作及び保守要員によって使用される通路の電磁界を実質的に減じることが分かった。   If all other conditions are the same, the electrical circuit according to the present invention is mainly used along the side walls of the electrolytic cell with bipolar electrodes, in the vicinity of the electrolytic cell, especially in the path used by operation and maintenance personnel. Was found to be substantially reduced.

本発明による電気回路では、母線の材料は、本発明の定義にとって重要ではない。母線は、一般には、銅製、アルミニウム製、或いはアルミ合金製である。   In the electrical circuit according to the invention, the material of the busbar is not important for the definition of the invention. The bus bar is generally made of copper, aluminum, or aluminum alloy.

本発明による電気回路では、母線の断面の外形は、本発明の定義にとって重要ではない。例えば、外形は、正方形、長方形、円形、或いは多角形であるのがよい。   In the electrical circuit according to the invention, the outline of the cross section of the busbar is not important for the definition of the invention. For example, the outer shape may be a square, a rectangle, a circle, or a polygon.

本発明による電気回路の一つの特定の実施形態では、母線は、長方形の外形を有し且つその大きな面がほぼ水平であるように配向される。他のすべての条件が同じであれば、電解槽の下及び又は上に水平に配置された、長方形部分の母線を選択することによって、電解槽の付近の電磁界の大きさを最小にすることが観測された。また、母線の幅に対する厚さの割合が小さい程、電解槽の付近の電磁界の減少が大きいことも観測された。実際には、その結果、母線に平坦な金属プレートを用いることが好ましい。変形例として、電解槽の下及び又は上に並べて配置される複数の平坦な金属プレートを用いることが可能である。   In one particular embodiment of the electrical circuit according to the invention, the busbar is oriented so that it has a rectangular outline and its large surface is substantially horizontal. If all other conditions are the same, minimize the size of the electromagnetic field in the vicinity of the electrolytic cell by selecting a rectangular busbar placed horizontally under and / or above the electrolytic cell Was observed. It was also observed that the smaller the ratio of thickness to busbar width, the greater the decrease in electromagnetic field near the electrolytic cell. As a result, it is preferable to use a flat metal plate for the bus. As a variant, it is possible to use a plurality of flat metal plates arranged side by side below and / or above the electrolytic cell.

また、他のすべての条件が同じであれば、その上、電解槽の付近の電磁界の大きさは、母線が電解槽の壁の近くに配置される場合に小さくなることが観測された。   In addition, if all other conditions were the same, it was also observed that the electromagnetic field magnitude near the electrolytic cell was reduced when the busbar was placed near the electrolytic cell wall.

その結果、本発明による電気回路の別の特定の実施形態では、母線は、電解槽の一つの壁のすぐ近くに配置される。本発明のこの実施形態では、母線が電解槽の下に配置されるか或いは上に配置されるかによって、電解槽の前記壁は、電解槽の下壁又は底壁、若しくは上壁である。本発明のこの実施形態では、「電解槽の壁のすぐ近くに」という表現は、この壁と母線との間の距離が最大でも母線の厚さの5倍(好ましくは3倍)に等しいことを意味する。この距離は、母線の厚さを超えないことが好ましい。   As a result, in another particular embodiment of the electrical circuit according to the invention, the bus bar is located in the immediate vicinity of one wall of the electrolytic cell. In this embodiment of the invention, the wall of the electrolytic cell is the lower or bottom wall or the upper wall of the electrolytic cell, depending on whether the bus bar is positioned below or above the electrolytic cell. In this embodiment of the invention, the expression “in the immediate vicinity of the cell wall” means that the distance between this wall and the busbar is at most equal to 5 times the busbar thickness (preferably 3 times). Means. This distance preferably does not exceed the thickness of the busbar.

本発明の上述した実施形態の好ましい変形例では、母線が電解槽の前記壁に取り付けられる。本発明のこの好ましい実施形態の変形例では、母線は、有利には、母線を壁から分離するのに必要な電気絶縁の厚さを有し、大きな面の一方が前記壁に取り付けられた平坦な金属プレートである。平坦な金属プレートは、前記壁の表面積の一部分に取り付けられてもよい。平坦な金属プレートが前記壁の表面積のほぼ全てに取り付けられるのが好ましい。   In a preferred variant of the above-described embodiment of the present invention, a bus bar is attached to the wall of the electrolytic cell. In a variant of this preferred embodiment of the invention, the bus bar advantageously has a thickness of electrical insulation necessary to separate the bus bar from the wall, one of the large faces being flat with the wall attached. Metal plate. A flat metal plate may be attached to a portion of the wall surface area. A flat metal plate is preferably attached to almost all of the surface area of the wall.

本発明の更に別の特定の実施形態では、上述した電気帰線は、電解槽の二つの各々の側壁のすぐ近くに配置される二つの追加の母線を更に含む。本発明のこの実施形態では、「すぐ近くに」という表現は、この表現について上に与えた定義と一致する。   In yet another specific embodiment of the present invention, the electrical return described above further includes two additional bus bars located in the immediate vicinity of the two respective sidewalls of the cell. In this embodiment of the invention, the expression “nearby” is consistent with the definition given above for this expression.

他のすべての条件が同じであれば、追加の母線の存在は、電解槽の付近の電磁界の大きさを減じる。   If all other conditions are the same, the presence of the additional bus bar reduces the magnitude of the electromagnetic field near the electrolytic cell.

本発明によるこの実施形態では、追加の母線は、電解槽の構造に適合するいかなる形状を有していてもよい。例えば、追加の母線は、正方形、長方形,多角形、楕円形或いは円形の外形を有するのがよい。また、追加の母線は、同じ外形或いは異なる外形を有してもよいし、追加の母線は、同じ寸法形状或いは異なる寸法形状を有してもよい。しかしながら、実際には、追加の母線は、同じ外形及び同じ寸法形状を有するのが好ましい。また、追加の母線は、長方形の外形を有し、且つ追加の母線は、電解槽の二つの各々の側壁にその大きな面を介して取り付けられるのが好ましい。   In this embodiment according to the invention, the additional busbar may have any shape that matches the structure of the electrolytic cell. For example, the additional busbars may have a square, rectangular, polygonal, elliptical or circular outline. Further, the additional bus bars may have the same outer shape or different outer shapes, and the additional bus bars may have the same dimensional shape or different dimensional shapes. In practice, however, the additional bus bars preferably have the same outer shape and the same dimensional shape. Also, the additional bus bar preferably has a rectangular outer shape, and the additional bus bar is attached to each of the two side walls of the electrolytic cell via its large surface.

説明したばかりの本発明の実施形態では、追加の母線のそれぞれの寸法形状及び電解槽の下及び又は上に配置される各母線の寸法形状は、全ての母線内で電流を分配するようにする方法により決定される。一般に、電解槽の下及び又は上に配置された母線の電流の強さは、追加の母線の各々の電流の強さよりも少なくとも5倍高いことが好ましい。   In the embodiment of the invention that has just been described, the dimensions of each additional bus bar and the dimensions of each bus bar located below and / or above the electrolyzer ensure that the current is distributed within all bus bars. Determined by the method. In general, the current strength of the bus bars located below and / or above the electrolytic cell is preferably at least 5 times higher than the current strength of each additional bus bar.

特に有利である、本発明の更に別の実施形態では、電気回路の電気帰線は、電解槽の垂直中間平面に関してほぼ対称である電磁界を発生するように配置される。この実施形態では、(電解槽の垂直中間平面に関してほぼ対称である電磁界を発生する)望ましい目的は、各母線を適切な方法で寸法形状決めし且つ配置することによって達成される。最適寸法形状及び最適位置の選択は、特に電解槽の形状及び寸法形状により、当業者によって決定される。実際には、この結果は、一般に、母線を電解槽の垂直中間平面に関して対称に配置することによって得られる。   In yet another embodiment of the invention, which is particularly advantageous, the electrical return of the electrical circuit is arranged to generate an electromagnetic field that is substantially symmetrical with respect to the vertical midplane of the cell. In this embodiment, the desired objective (generating an electromagnetic field that is substantially symmetric with respect to the vertical midplane of the cell) is achieved by sizing and positioning each bus bar in an appropriate manner. The selection of the optimum dimension shape and the optimum position is determined by a person skilled in the art, in particular by the shape and dimension shape of the electrolytic cell. In practice, this result is generally obtained by arranging the bus bars symmetrically with respect to the vertical intermediate plane of the cell.

本発明の最後の有利な実施形態では、二次電気回路が一次電気回路の付近に配置される。電流は、一次電気回路の電流の流れによって生じた磁界を少なくとも部分的に打ち消し合う磁界を生じるために二次電気回路で反対方向に流れる。従って、二次電気回路は、一次電気回路を流れている電流の強さに近い強さを有する電流を通すことができなければならない。電磁界の良好な補償を得るために、二次電気回路を一次電気回路の付近に可能な限り近付けて配置しなければならない。二つの電気回路をある地点個所で間隔を隔てることを必要でとするかもしれない構造的要件を考慮して、最適電磁界補償を得るために、二次電気回路の一部分が電解槽に取り付けられ且つ好ましくは別の部分も母線に取り付けられることが推奨される。調整抵抗器を介して、一次電気回路用の電源により二次電気回路を給電することが可能である。しかしながら、電気帰線の付近の二次電気回路の少なくとも一部が別々に給電されることが推奨される。   In a last advantageous embodiment of the invention, the secondary electrical circuit is arranged in the vicinity of the primary electrical circuit. Current flows in the opposite direction in the secondary electrical circuit to produce a magnetic field that at least partially cancels the magnetic field produced by the current flow in the primary electrical circuit. Therefore, the secondary electrical circuit must be able to pass a current having a strength close to that of the current flowing through the primary electrical circuit. In order to obtain good compensation of the electromagnetic field, the secondary electrical circuit must be placed as close as possible to the primary electrical circuit. Considering the structural requirements that may require the two electrical circuits to be spaced at a point, a portion of the secondary electrical circuit is attached to the electrolyzer to obtain optimum electromagnetic field compensation. And preferably it is recommended that another part is also attached to the busbar. It is possible to feed the secondary electrical circuit by means of the power supply for the primary electrical circuit via the adjusting resistor. However, it is recommended that at least a portion of the secondary electrical circuit in the vicinity of the electrical return is fed separately.

また、整流器と電解槽との間に配置された電気回路の一部分が磁界を最小にするように構成されることも推奨される。一般に、電流供給源及び電気帰線を互いにできるだけ近くに配置することが推奨される。   It is also recommended that a portion of the electrical circuit located between the rectifier and the electrolytic cell be configured to minimize the magnetic field. In general, it is recommended to place the current source and the electrical return as close as possible to each other.

本発明による電気回路は、水、或いは、ハロゲン化アルカリ金属水溶液、特には、塩化ナトリウム水溶液のような、水溶液の連続電解のための電解槽に特に適用する。その結果、本発明の好ましい実施形態では、電解槽は、水性電解液の連続取り入れのための導管と、水性電解液の連続排出のための導管と、を含む。   The electrical circuit according to the invention is particularly applicable to electrolyzers for the continuous electrolysis of aqueous solutions, such as water or aqueous alkali metal halide solutions, in particular aqueous sodium chloride solutions. As a result, in a preferred embodiment of the invention, the electrolytic cell includes a conduit for continuous intake of aqueous electrolyte and a conduit for continuous discharge of aqueous electrolyte.

本発明は、塩化ナトリウム水溶液の電解による塩素酸ナトリウムの製造のための電解槽に特に適用する。本発明は、塩化ナトリウム水溶液の電解によって、塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液の製造のための電解槽に特によく適用し、これらの電解槽は、二極電極間に介在された陽イオンを選択的に透過させる膜を含む。   The present invention is particularly applicable to an electrolytic cell for the production of sodium chlorate by electrolysis of an aqueous sodium chloride solution. The present invention is particularly well applied to electrolyzers for the production of hydrochloric acid and sodium hydroxide aqueous solutions by electrolysis of aqueous sodium chloride solution, which selectively selects cations interposed between the bipolar electrodes. Includes a permeable membrane.

本発明による電気回路は、垂直の二極電極を有する少なくとも一つの電解槽を有するいかなる電解設備にも適用する。   The electrical circuit according to the invention applies to any electrolysis installation having at least one electrolytic cell with vertical bipolar electrodes.

その結果、本発明は、また、二極電極を有する少なくとも一つの電解槽を含む電解設備にも関し、電解設備が本発明による電気回路に接続される。本発明による電解設備は、単一の電解槽、或いは電気的に直列に接続される、複数の電解槽を含んでもよい。   As a result, the present invention also relates to an electrolysis facility comprising at least one electrolyzer having a bipolar electrode, the electrolysis facility being connected to an electrical circuit according to the present invention. The electrolytic equipment according to the present invention may include a single electrolytic cell or a plurality of electrolytic cells electrically connected in series.

本発明は、特に、塩素及び水酸化ナトリウム水溶液の生成するための、この電解設備の使用に関する。   The invention relates in particular to the use of this electrolysis facility for the production of chlorine and aqueous sodium hydroxide.

本発明による電気回路は、電解槽、特には双極電極を有する電解槽の付近の電磁界を実質的に減じる。   The electrical circuit according to the invention substantially reduces the electromagnetic field in the vicinity of an electrolytic cell, in particular an electrolytic cell with bipolar electrodes.

その結果、また、本発明は、電解槽と、電流を戻すための電気帰線とを含む電気回路の付近の電磁界を減じる方法であって、前記電気回路は、波形が、好ましくは29°乃至31°だけ互いに関して位相のずれている電流を送るための少なくとも二つの整流器により給電される方法にも関する。   As a result, the present invention is also a method for reducing the electromagnetic field in the vicinity of an electrical circuit including an electrolyzer and an electrical return for returning current, the electrical circuit having a waveform, preferably 29 °. It also relates to a method powered by at least two rectifiers for delivering currents that are out of phase with respect to each other by ~ 31 °.

本発明による方法の好ましい変形例では、電気回路は、少なくとも二つの整流器の出力を結合する少なくとも一つの排流コイルを更に含む。   In a preferred variant of the method according to the invention, the electrical circuit further comprises at least one drain coil coupling the outputs of the at least two rectifiers.

本発明による方法では、また、電気回路は、有利には、本発明による電気回路の他の様々な実施形態にも従う。
図面において、同じ構成要素は、同じ参照記号で示される。
In the method according to the invention, the electrical circuit is also advantageously in accordance with various other embodiments of the electrical circuit according to the invention.
In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols.

図1に概略的に示した電解設備は、塩酸化ナトリウムの水溶液の電解によって塩素、水素及び水酸化ナトリウムを生成するために設計された3つの電解槽1、2、3を含む。電解槽1、2、3は、垂直な二極電極を有する種類のものである。電解槽は、各々が垂直な二極電極(図示せず)を収容する、垂直な長方形フレーム4を並置することによって形成される。フレーム4は、フィルタープレスように並置される。陽イオンを選択的に透過させる膜が陽極チャンバ及び陰極チャンバの一つ置きの配列を画成するためにフレーム4間に介在される。電解槽1、2、3の陽極チャンバは、塩酸化ナトリウムの水溶液の連続取り入れのための導管(図示せず)と連通する。また、電解槽1、2、3の陽極チャンバは、塩素の連続排出のためのヘッダー(図示せず)とも連通する。電解槽1、2、3の陰極チャンバは、二つのヘッダー(図示せず)と連通し、ヘッダーは、一方では、水素の連続抽出の役割を、他方では、水酸化ナトリウムの水溶液の連続抽出の役割を、それぞれする。   The electrolysis facility shown schematically in FIG. 1 includes three electrolyzers 1, 2, 3 designed to produce chlorine, hydrogen and sodium hydroxide by electrolysis of an aqueous solution of sodium chloride. The electrolytic cells 1, 2, and 3 are of the type having vertical bipolar electrodes. The electrolytic cell is formed by juxtaposing vertical rectangular frames 4 each containing vertical bipolar electrodes (not shown). The frames 4 are juxtaposed like a filter press. A membrane selectively permeable to cations is interposed between the frames 4 to define every other array of anode and cathode chambers. The anode chambers of the electrolyzers 1, 2, 3 communicate with a conduit (not shown) for continuous intake of an aqueous solution of sodium chloride. Further, the anode chambers of the electrolytic cells 1, 2, and 3 communicate with a header (not shown) for continuous discharge of chlorine. The cathode chambers of the electrolyzers 1, 2 and 3 communicate with two headers (not shown), which serve on the one hand for the continuous extraction of hydrogen and on the other hand for the continuous extraction of an aqueous solution of sodium hydroxide. Each role.

電解槽1、2、3は、一方では、電解槽1、2、3間に介在された母線6、他方では、電解槽1、2、3から離れて配置された電気帰線7を含む電気回路により二つの整流器5a、5bに排流コイル19を介して電気的直列に結合される。整流器5a、5bは、AC電流源18によって30°の位相のずれで給電される。   The electrolyzers 1, 2 and 3 on the one hand include a bus 6 interposed between the electrolyzers 1, 2 and 3 and, on the other hand, an electric return line 7 which is arranged away from the electrolyzers 1, 2 and 3 The circuit couples the two rectifiers 5a and 5b in electrical series via the drain coil 19. The rectifiers 5a and 5b are fed by the AC current source 18 with a phase shift of 30 °.

図1に示した電解設備では、電気帰線7は、電解槽1、2、3の一つの縦側壁に沿って延びている長い母線からなる。図1に概略的に示した電解設備では、電解槽1、2、3の各々は、例えば、30乃至40個の個別の電解セルを含み、電源は、例えば、8乃至20kAの範囲に亘る電流を出力することができる520VDC整流器を含む。これは、電極の面積により、陽極面積の2.5乃至6kA/m2の範囲に亘る陽極電流密度を生ずる。しかしながら、これらの数値は、単なる表示であり、本発明の範囲及び特許請求の範囲を限定するものではない。 In the electrolysis facility shown in FIG. 1, the electric blanking line 7 is composed of a long bus bar extending along one vertical side wall of the electrolytic cells 1, 2, 3. In the electrolysis facility schematically shown in FIG. 1, each of the electrolyzers 1, 2, and 3 includes, for example, 30 to 40 individual electrolysis cells, and the power source has a current ranging from, for example, 8 to 20 kA. Including a 520 VDC rectifier. This produces an anode current density ranging from 2.5 to 6 kA / m 2 of anode area, depending on the electrode area. However, these numbers are merely representations and do not limit the scope of the invention and the claims.

二極スイッチが閉じられる場合、整流された電流は、電解槽1、2、3内で二極電極を通して、逐次、電気帰線7に流される。この電流は、電解設備の環境に電磁界を発生させる。   When the bipolar switch is closed, the rectified current is sequentially passed through the bipolar electrode in the electrolytic cells 1, 2 and 3 to the electrical return line 7. This current generates an electromagnetic field in the environment of the electrolysis facility.

本発明によれば、セグメント17a、17bを含む二次電気回路が、電解槽の付近及び電気帰線の付近に配置される。   According to the present invention, the secondary electrical circuit including the segments 17a, 17b is arranged in the vicinity of the electrolytic cell and in the vicinity of the electrical blanking.

図2及び図3に概略的に示された電解設備は、本発明の一つの特定の実施形態を示し、その実施形態には、二次電気回路が示されていない。これらの図では、電解槽3だけが示されている。図2及び図3に示す電解設備では、電気帰線7は、電解槽3の下壁11の下に配置される二つの母線9、10を含む。母線9、10は、電気の良導体である金属(好ましくは銅或いはアルミニウム)の角柱状の母線である。これらの母線は、電解槽3の垂直中間平面X-Xの両側に対象的に配置される。また、母線9、10は、電解槽3の下壁11付近にも配置される。図3に示された仕方で母線9、10を配置することの効果は、電解槽3の側壁13に沿って延びていて且つ電解槽3の操作要員用である通路12に沿った電磁界の大きさを減じることである。   The electrolytic installation schematically shown in FIGS. 2 and 3 represents one specific embodiment of the present invention, in which no secondary electrical circuit is shown. In these figures, only the electrolytic cell 3 is shown. In the electrolysis facility shown in FIGS. 2 and 3, the electric blanking line 7 includes two bus bars 9 and 10 disposed under the lower wall 11 of the electrolytic cell 3. The bus bars 9 and 10 are prismatic bus bars made of metal (preferably copper or aluminum) which is a good electrical conductor. These bus bars are objectively arranged on both sides of the vertical intermediate plane XX of the electrolytic cell 3. The bus bars 9 and 10 are also arranged near the lower wall 11 of the electrolytic cell 3. The effect of arranging the bus bars 9, 10 in the manner shown in FIG. 3 is that the electromagnetic field along the passage 12 extending along the side wall 13 of the electrolytic cell 3 and for operating personnel of the electrolytic cell 3 It is to reduce the size.

他のすべての条件が同じであれば、母線9、10が垂直中間平面X-X及び下壁11に近い場合、通路12に沿った電磁界の強さが更に減じられることが観測された。また、通路12に沿った電磁界の大きさが、母線9、10の幅に対する厚さの割合を小さくすることによって減じられることも観測された。従って、母線9、10のために水平プレート或いはシートを用いるのが好ましい。   If all other conditions were the same, it was observed that the strength of the electromagnetic field along the passage 12 was further reduced when the bus bars 9, 10 were close to the vertical midplane XX and the lower wall 11. It has also been observed that the magnitude of the electromagnetic field along the passage 12 can be reduced by reducing the ratio of the thickness to the width of the bus bars 9,10. Therefore, it is preferable to use a horizontal plate or sheet for the bus bars 9 and 10.

二次電気回路が同様に示されていない、図4に示された実施形態では、電気帰線7は、電解槽3の下壁11に取り付けられ且つこの壁の全ての面積をほぼ覆う平坦な金属プレート或いはシート14を含む。   In the embodiment shown in FIG. 4 where the secondary electrical circuit is not shown as well, the electrical return line 7 is a flat surface attached to the lower wall 11 of the electrolyzer 3 and covering substantially all the area of this wall. A metal plate or sheet 14 is included.

図5に示す電解設備では、電気帰線7は、電解槽3の下壁11に付けられた平坦な金属プレート14と、電解槽3の二つの側壁13に沿ってそれぞれ延びている二つの追加の母線15、16とを含む。二つの追加の母線15、16は、側壁13に取り付けられた平坦な金属プレート或いはシートであるのが有利である。   In the electrolysis facility shown in FIG. 5, the electric return line 7 has two additional metal plates 14 attached to the lower wall 11 of the electrolytic cell 3 and two additional side walls 13 extending along the two side walls 13 of the electrolytic cell 3. Bus lines 15 and 16. The two additional bus bars 15, 16 are advantageously flat metal plates or sheets attached to the side wall 13.

本発明の一つの特定の実施形態の電解設備の一般的な構成を示す平面図である。It is a top view which shows the general structure of the electrolysis installation of one specific embodiment of this invention. 本発明による電解設備の別の特定の実施形態の長手方向概略図である。FIG. 3 is a longitudinal schematic view of another specific embodiment of an electrolysis facility according to the present invention. 図2の平面III-IIIの縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along a plane III-III in FIG. 2. 本発明による電解設備の別の実施形態の図3に類似の図である。FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 of another embodiment of the electrolysis facility according to the present invention. 図4の電解設備の好ましい変形例である。It is a preferable modification of the electrolysis equipment of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 電解槽
4 垂直な長方形フレーム
5a、5b 整流器
6 母線
7 電気帰線
17a、17b セグメント
18 交流電源
19 排流コイル
1, 2, 3 Electrolyzer 4 Vertical rectangular frame 5a, 5b Rectifier 6 Bus 7 Electric return 17a, 17b Segment 18 AC power supply 19 Exhaust coil

Claims (14)

電解槽(1、2、3)の付近の電磁界を減じるための電気回路であって、
電解槽と、電解槽を通って流れる電流の戻りのための少なくとも一つの母線を含む電気回線(7)と、波形が互いに関して位相のずれている電流を送るための少なくとも二つの整流器(5a、5b)による電源と、を含む、ことを特徴とする電気回路。
An electric circuit for reducing the electromagnetic field in the vicinity of the electrolytic cell (1, 2, 3),
An electrolysis cell, an electrical circuit (7) comprising at least one bus for return of the current flowing through the electrolysis cell, and at least two rectifiers (5a, 5) for sending currents whose waveforms are out of phase with respect to each other 5b) and a power supply.
上記電流は、29°乃至31°の間で位相がずれている、請求項1に記載の電気回路。   The electrical circuit of claim 1, wherein the current is out of phase between 29 ° and 31 °. 少なくとも二つの整流器の出力を結合する少なくとも一つの排流コイル(19)を更に含む、請求項1又は2に記載の電気回路。   The electrical circuit according to claim 1 or 2, further comprising at least one drain coil (19) coupling the outputs of the at least two rectifiers. 母線(9、10、14)は、電解槽(3)の下及び又は上に配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気回路。   Electrical circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bus bars (9, 10, 14) are arranged below and / or above the electrolytic cell (3). 母線(14)は、電解槽(3)の壁(11)に取り付けられることを特徴とする請求項4に記載の電気回路。   Electrical circuit according to claim 4, characterized in that the bus bar (14) is attached to the wall (11) of the electrolytic cell (3). 上記壁は、電解槽の底壁(11)であることを特徴とする請求項5に記載の電気回路。   6. The electric circuit according to claim 5, wherein the wall is a bottom wall (11) of an electrolytic cell. 母線は、平坦な金属プレート(14)であり、該金属プレートの大きな面の一方が壁(11)に取り付けられることを特徴とする請求項4又は5に記載の電気回路。   Electrical circuit according to claim 4 or 5, characterized in that the bus bar is a flat metal plate (14), one of the large surfaces of the metal plate being attached to the wall (11). 電気回線(7)は、電解槽(3)の二つの各々の側壁(13)に取り付けられる二つの追加の母線(15、16)を更に含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の電気回路。   The electrical line (7) further comprises two additional busbars (15, 16) attached to two respective side walls (13) of the electrolyzer (3). Electrical circuit. 電気回線(7)は、上記電解槽の垂直中間平面(X-X)に関して概ね対称である電磁界を発生するように配置されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電気回路。   The electrical circuit (7) is arranged to generate an electromagnetic field that is generally symmetrical with respect to the vertical intermediate plane (XX) of the electrolytic cell. The electrical circuit described. 上記電解槽は、水性電解液の連続取り入れのための導管と、水性電解液の連続排出のための導管と、を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の電気回路。   The electric cell according to any one of claims 1 to 9, wherein the electrolytic cell includes a conduit for continuous intake of the aqueous electrolyte and a conduit for continuous discharge of the aqueous electrolyte. circuit. 上記電解槽は、上記二極電極間に介在された陽イオンを選択的に透過させる膜を含む請求項10に記載の電気回路。   The electric circuit according to claim 10, wherein the electrolytic cell includes a membrane that selectively transmits cations interposed between the bipolar electrodes. 第2の電気回路を、上記電解槽を流れている電流と反対方向に電流が流れるように上記電解槽(1、2、3)の付近及び電気帰線(7)の付近に配置することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の電気回路。   The second electric circuit is arranged in the vicinity of the electrolytic cell (1, 2, 3) and the electrical return line (7) so that the current flows in the opposite direction to the current flowing in the electrolytic cell. The electric circuit according to claim 1, wherein the electric circuit is characterized. 電解槽(1、2、3)と、電流を戻すための電気帰線(7)と、を含む電気回路の付近の電磁界を減じる方法であって、上記電気回路は、波形が互い関して位相のずれている電流を送るための少なくとも二つの整流器(5a、5b)により給電され、上記整流器は、並列に接続されることを特徴とする上記方法。   A method of reducing an electromagnetic field in the vicinity of an electric circuit including an electrolytic cell (1, 2, 3) and an electric return line (7) for returning a current, wherein the electric circuit Said method, characterized in that it is fed by at least two rectifiers (5a, 5b) for sending out-of-phase currents, said rectifiers being connected in parallel. 上記電気回路は、少なくとも二つの整流器(5a、5b)の出力を結合する少なくとも一つの排流コイル(19)を更に含む、請求項13に記載の方法。   14. The method according to claim 13, wherein the electrical circuit further comprises at least one drain coil (19) coupling the outputs of at least two rectifiers (5a, 5b).
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